Résumé: We have investigated the effects of thermal annealing (450°C, 500°C, and 550°C) on the titanium dioxide (TiO2) thin film physical and optical waveguiding properties using x-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, UV–visible spectrophotometry, and m-lines spectroscopy. The results show that the as-deposited film is amorphous, whereas the annealed films are polycrystalline and crystallize only in the anatase tetragonal structure with a preferential orientation of (101). The grain size, morphology, and surface roughness of the TiO2 films are significantly affected by the thermal annealing. The asdeposited TiO2 thin films reveal high transparency with an average transmittance >80% in the visible region. Moreover, a decrease in the optical transmission and energy bandgap with increasing annealing temperature is also observed. All the TiO2 planar waveguides exhibit only single-mode confinement regardless of the polarization. Both transverse electric and transverse magnetic refractive indices are found to increase upon annealing. Moreover, the as-deposited TiO2 planar waveguide shows a remarkable propagation loss of as low as 0.8
0.1 dB∕cm at a 632.8 nm wavelength, which suggests that the fabricated TiO2 films are promising for photonic applications.

Résumé: Dans ce travail, des couches minces de dioxyde de titane (TiO2) ont été déposés sur des substrats en verre par le procédé sol-gel en utilisant la technique du trempage-retrait (dip-coating). Les effets du pH et du recuit à 500°C sur les propriétés structurales, morphologiques et optiques des films élaborées ont été étudiés en utilisant diverses techniques de caractérisation. Les mesures par la diffraction des rayons X (DRX) ont montré que tous les films TiO2 non recuits sont amorphes, alors que ceux ayant subi un recuit à 500°C possèdent une structure cristalline de type anatase avec une meilleure cristallinité et des cristallites de plus grande taille lorsque l’acidité du sol augmente. Les images obtenues par microscopie à balayage électronique (MEB) ont révélés que la taille des grains et la morphologie des couches minces préparées ont été affectées par le traitement thermique et le pH du sol. Les propriétés optiques telles que la transmittance et l’énergie de la bande interdite (Eg) ont été étudiées à l'aide de la spectrophotométrie UV-Visible. Les résultats ont montré que tous les films minces sont fortement transparents et présentent une transmission moyenne supérieure à 74% dans la région du visible. De plus, il a été trouvé que l’énergie de la bande optique interdite diminue avec le recuit et l’augmentation de l’acidité du sol.